美大學成功實現500倍效能核聚變，納米陣列技術開闢微觀戰場

近日，美國科羅拉多州立大學的Jorge Rocca教授帶領團隊將納米陣列技術應用在核聚變材料中，並使核聚變的產能效率提高了500倍。相關研究已經被發表在《自然通訊》雜誌上。

高能核聚變

近兩年人類對核聚變這種清潔能源下了不少功夫，今年3月9日，MIT剛宣布開始研發超導磁裝置，通俗來講也就是核聚變的容器。當然制好了容器只是解決控制核聚變的第一道難關，最大化核聚變的產生的能量也是研究的重點之一。

這是因為，核聚變需要極高的溫度，也就是說在觸發核聚變之前就需要為氫原子的聚變注入能量，但核聚變異常複雜的反應方式和非線性現象使得突破產能非常困難。以目前法國的核聚變項目ITER為例，他們計劃輸入30兆瓦的電力到反應堆，最後從反應堆中獲取500兆瓦的電能，然而這項原定於2016年達成的計划到現在被推遲了整整10年，預計2026年完成。

而另外大部分的核聚變反應堆其實完全是入不敷出，英國的JET核聚變反應堆是目前產能最高的記錄——16兆瓦，然而即便如此，也未達到產耗平衡。需要指出的是，新的研究並未對產生的電能進行測算，是否達到產耗平衡也不得而知，但該研究意義就在於打開了一個新的視角。

納米陣列技術的應用

研究的負責人Jorge Rocca教授並非專門研究核能，而是專攻激光器和量子電子學。大約從10年前開始，Rocca教授開始使用納米尺度的激光器轟擊原子核，在這個過程中記錄了高能粒子的各種反應，並陸續發表了多篇相關論文，被引次數超過了1萬次。

此次團隊的目標也是轟擊氘原子，為了提高效能還採用了納米陣列技術，通過這項技術將氘化聚乙烯製成納米線，就能夠讓其中的氘原子非常密集的排列在一起。這樣一來，再用激光器轟擊這些納米線，就能讓密集的氘原子在飛秒（十億分之一秒）之內突然加熱到核聚變的觸發溫度。】

在此之前，大多觸發核聚變的方式是在體育場大小的裝置中構建大型激光器，再讓這些激光器轟擊氘化材料，而納米陣列技術的應用則完全開闢了一個非常微觀的戰場。

實驗效果也很不錯——每單位激光能量產生了200萬個高能中子，是同等材料、同等激光能量產生中子數量的500倍。

為下一步實驗做鋪墊

然而需要指出的是，該實驗僅僅記錄了高能中子的數量，而非電子的數量，要知道，電子才是產生電能的主力軍，而中子大多是產生殺傷力比較大的動能。這其中或許是受到實驗經費的影響，不過目前該研究已經獲得了美國空軍的資助。

當然，這項研究也為日後的研究做足了鋪墊，因為這麼多中子非常有利於中子探測器深入了解材料的結合和性能，研究團隊的下一步計劃就是利用中子成像技術探尋激光和物質的相關作用。此外，未來一定會有相當多的類似實驗，這對於記錄和研究提高核聚變的產能都具有非常積極的影響。

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